基于ICL8038芯片的单片机可控的函数信号发生器的设计
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摘 要：介绍了信号发生芯片icl8038的特点、原理，分析了它的典型应用电路，完成了STC89C52单片机控制ICL8038的信号发生器的硬件电路的设计。
中图分类号：TP274+.2 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2012）03-180-001
函数信号发生器是一种能产生某种特定的周期性信号波形的装置，信号频率范围可从几个微赫到几十兆赫。信号发生器在电路实验和设备检测中具有非常广泛的应用。除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域[1]。用LC振荡电路和RC振荡电路设计的信号发生器，其输出波形一般只有两种，即正弦波和脉冲波，且零点不可调，价格也比较贵，一般在几百元左右。在实际应用中，超低频波和高频波一般是不用的，一般用中频，即几十赫兹到几十千赫兹[2]。
一、集成函数发生芯片ICL8038介绍
通过与控制主模块的连接，系统采用精密函数发生器电路(ICL8038芯片)，以输出正弦波、方波、三角波等波形。ICL8038芯片是一种有多种波形输出的精密振荡集成电路，它可以输出符合系统要求的三种信号波形。
ICL8038芯片只需要个别的外部元件就能产生从0.001Hz～30kHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等周期信号。输出波形的频率和占空比还可以通过电流或电阻调节。另外由于该芯片具有调制信号输入端，所以可以用来对低频信号进行频率调制[3]。ICL8038采用DIP-14封装。芯片内包含两个恒流源，两个电压比较器，两个缓冲器，正弦波变换器，模拟开关和RS触发器。在构成函数波形发生器时应将第7、8两脚短接。
二、典型应用
ICL8038的典型应用电路见图1，其中R1，R2为定时电阻，可选1K~1M欧的可变电阻。调节R1、R2可以改变信号频率及矩形波的占空比。C为定时电容，也可影响信号频率。R3用于调整正弦波的失真。第9脚需外接集电极负载电阻R4。
电路中电位器RP接在4脚5脚之间，滑动端接电源+Vcc，将RP动端在中间位置，根据式（1）和（2）调节RP，可微调产生信号的频率和矩形波的占空比。将正负电源与8管脚之间接一个电位器RP2，8管脚为调频管脚，通过调整RP2动端的位置，来改变+12V电源与8管脚之间电压的分配――即为调频电压，由此来改变振荡频率。
ICL8038的12管脚的功能是正弦波线性调节，通过调节电位器RP3。可使正弦波的失真达到较理想的程度。
电子开关4051的X0、Xl、X2、X3四端分别外接电容C0、Cl、C2、C3。利用P1.3 \P1.4去控制4051的10脚和11脚，通过改变10脚和11脚的状态来控制外接电容是否选通，也就是控制函数发生器的频段，可以形成4个频段可选的信号发生器。具体控制如表1。
4053电子开关可以在P1.2控制下选择输出正弦波还是锯齿波，为了减小输出信号波形的失真，采用了318运算放大器对信号进行放大，增强其带负载能力。
基金项目：河北省教育厅自然科学研究指导计划项目“大学物理数字化实验室开发平台”（Z2010103）
参考文献：
[1]李广弟，朱月秀，王秀山.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社，2001
[2]毛永毅. 单片频率计ICM7216D及应用.国外电子测量技术.2002，3(11)：4-7
[3]王光明.智能任意函数信号发生器的研究：(硕士学位论文).湖南：国防科学技术研究生院.2002